Blanca-OS设计之线程，进程与锁（待更新）
线程与进程
线程与进程都是程序执行流，其区别在于进程拥有独立的地址空间与一些资源，而线程则需与其所属进程中的其他的线程共享地址空间与一些资源。Blanca-OS中参考了linux中的实现，采用了”伪“线程的概念，将所有程序执行流（每一个线程/进程都分配一个PCB）统一归为任务（Task）进行调度。
程序控制块（PCB）
Blanca-OS管理线程与线程时统一使用了程序控制块（PCB），程序控制块结构体task_struct设计如下（见inc/thread.h）：
typedef struct{
uint8_t* kstack;
uint8_t status;
uint8_t priority;
uint32_t run_time;
list_node ready_list_node;
list_node all_list_node;
char name[16];
uint32_t* pgdir;
uint32_t stack_boundary;
}task_struct;
（待完善）
严格来说，PCB并不仅限于这个结构体，还包含了kstack所指向的内核线程栈，整个PCB的内存结构如下图：
（待添加）
程序调度
程序切换
程序切换的操作由汇编实现（见thread/switch.asm），该操作保存了当前程序的上下文并切换到下一个程序去。
switch_to:
mov eax,[esp + 4]
mov [eax],esp
mov eax,[esp + 8]
push esi
push edi
push ebx
push ebp
mov esp,[eax]
pop ebp
pop ebx
pop edi
pop esi
ret
switch_to函数按照ABI将上下文（esi，edi，ebx，ebp寄存器的内容，esp寄存器值由调用约定保存）保存在当前程序的内核栈中，并切换出下一个程序的上下文，最后通过ret切换到下一个程序。
调度算法
锁
现阶段，Blanca-OS仅支持单处理器，故目前对于共享资源只提供了互斥锁（mutex）这一种机制以避免竞争。互斥锁的原理即将抢锁失败的任务阻塞并等待锁的释放。其实现主要采用了semaphore与mutex_lock两种数据结构（见inc/sync.h），锁的获取与释放代码如下:
void acquire_mutex(mutex_lock* mutex){
if(mutex->holder != cur_thread()){
sema_busy(&(mutex->sig)); //信号量设为忙碌
mutex->holder = cur_thread(); //将互斥锁持有者设为当前任务
mutex->request_num = 1; //初始化互斥锁申请次数为1
}else{
++mutex->request_num; //互斥锁申请次数加1
}
}
void release_mutex(mutex_lock* mutex){
if(mutex->request_num > 1){
--mutex->request_num; //互斥锁申请次数减1
return;
}else{
--mutex->reqauest_num;
mutex->holder = NULL; //清空持有者
sema_free(&(mutex->sig)); //信号量设为空闲
}
}
Last modified on 2020-04-22